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Title:
PROTECTION ELEMENT WITH A DECOUPLING LAYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/051783
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a protection element for protecting an object from military threats, having an armour plate (2) with a threat side (3) facing a threat and an object side (4) facing the object being protected, a decoupling layer (5) being arranged on the threat side (3) to decouple the impact of a blow on the armour plate in the event of a ballistic strike from the impact of the ballistic object itself on the armour plate.

Inventors:
PLATSCHEK BARBARA (DE)
BAYER ROBERT (DE)
JÄGER TORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2014/100351
Publication Date:
April 16, 2015
Filing Date:
October 07, 2014
Export Citation:
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Assignee:
KRAUSS MAFFEI WEGMANN GMBH & C (DE)
International Classes:
F41H5/04
Domestic Patent References:
WO2005103363A22005-11-03
Foreign References:
US6532857B12003-03-18
US4545286A1985-10-08
EP0251395A11988-01-07
Attorney, Agent or Firm:
FEDER WALTER EBERT (DE)
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Claims:
Patentansprüche:

Schutzelement zum Schutz eines Objektes vor militärischen Bedrohungen mit einer Panzerplatte (2), die eine in Richtung einer Bedrohung weisende Bedrohungsseite (3) und eine in Richtung des zu schützenden Objekts weisende Objektseite (4) aufweist,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h

eine an der Bedrohungsseite (3) angeordnete Entkopplungsschicht (5).

Schutzelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pan zerplatte (2) als Panzerstahlplatte oder als keramische Panzerplatte ausgebildet ist.

Schutzelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschicht (5) direkt auf der Panzerplatte (2) angeordnet ist.

Schutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsschicht (5) aus einem Kunststoffoder Gummimaterial besteht.

Schutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerplatte (2) als Panzerstahlplatte ausgebildet ist und eine Härte von mindestens 380 Brinell, bevorzugt mindestens 500 Brinell und weiter bevorzugt mindestens von 600 Brinell aufweist.

6. Schutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mehrschichtigen Aufbau, in welchem die Panzerplatte (2) die dickste Einzelschicht bildet. 7. Schutzelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Entkopplungsschicht (5) zum Schutz vor Feuer und/oder Umwelteinflüssen überdeckende Schutzschicht (6).

8. Schutzelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pan- zerplatte (2) härter als die Schutzschicht (6) und die Schutzschicht (6) härter als die Entkopplungsschicht (5) ausgebildet ist.

9. Schutzelementanordnung zum Schutz eines Objektes vor militärischen Bedrohungen,

g e k e n n z e i c h n e t d u r c h

ein Schutzelement (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Schutzelementanordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zweite Panzerplatte, die auf der Objektseite (4) des Schutzelements (1 ) angeordnet ist.

1 1. Schutzelementanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Panzerplatte (7) einen Abstand (a, b) zu der Panzerplatte (2) des Schutzelements aufweist.

12. Schutzelementanordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Bedrohungsseite (1 1 ) der zweiten Panzerplatte (7) eine Entkopplungsschicht (8) angeordnet ist.

13. Schutzelementanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Panzerplatte (2) des Schutzelements (1 ) und der zweiten Panzerplatte (7) eine dritte Panzerplatte (9) angeordnet ist.

14. Schutzelementanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerplatte (2) des Schutzelements (1 ), die zweite Panzerplatte (7) und die dritte Panzerplatte (9) jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind.

15. Fahrzeugaufbau für ein gepanzertes Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Schutzelement (1 ) und/oder eine Schutzelementanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 16. Fahrzeugaufbau nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Panzerplatte (7) als Teil der Fahrzeugkarosserie, insbesondere als Teil einer die Fahrzeugbesatzung aufnehmenden Fahrzeugraums ausgebildet ist.

Description:
Schutzelement mit Entkopplungsschicht

Die Erfindung betrifft ein Schutzelement zum Schutz eines Objektes vor militärischen Bedrohungen mit einer Panzerplatte, die eine in Richtung einer Bedrohung weisende Bedrohungsseite und eine in Richtung des zu schützenden Ob- jekts weisende Objektseite aufweist. Weitere Gegenstände der Erfindung bilden eine Schutzelementanordnung und ein Fahrzeugaufbau mit einem solchen Schutzelement.

Schutzelemente zum Schutz von Objekten, wie beispielsweise Fahrzeugen, Bunkern, Containern usw. gegen militärische Bedrohungen, wie eher punktuell auftreffende panzerbrechende Munitionskörper oder eher flächig auftreffende Splitter, die beispielsweise bei der Detonation einer Mine entstehen, sind aus dem Stand der Technik in vielfältigen Ausführungen bekannt. Um einen wirksamen Schutz vor panzerbrechenden Munitionskörpern und insbesondere Hartkerngeschossen zu erzielen, werden zumeist Schutzelemente aus einem besonders harten Werkstoff verwendet, durch welche sich ein guter Schutz vor diesen eher punktuell auftreffenden Munitionskörpern erreichen lässt. Im Falle von gepanzerten Fahrzeugen hat sich in den letzten Jahren die Verwendung von Keramiken oder ultraharten Panzerstählen besonders bewährt.

Nachteilig ist jedoch, dass aus Keramiken oder ultraharten Panzerstählen bestehende Schutzelemente vergleichsweise spröde sind und unter Umständen einen nur unzureichenden Schutz gegenüber den oftmals größeren und stumpfnasig geformten Splittern bieten. Denn diese wirken eher flächig auf das Schutzelement und können harte aber insgesamt auch sehr spröde Materialien vergleichsweise einfach durchstanzen und in den zu schützenden Innenraum beispielsweise eines militärischen Fahrzeugs eindringen. In diesem Zu- sammenhang wird häufig auch von der sogenannten„Stanzpropfen-Bildung" gesprochen.

Ein wirkungsvoller Schutz gegen solche Splitterbedrohungen kann nur durch weichere, zugfeste Materialien, wie beispielsweise weichere Stähle bzw. Me- talle, Aramidgewebe oder Polyethylen-Liner, erreicht werden, was dann aber wiederum eine Schwächung des Schutzes gegen panzerbrechende Munition mit sich bringt. Dies führt dazu, dass Schutzelemente, welche sowohl gegen panzerbrechende Munition als auch gegen Splitter schützen sollen, einen vergleichsweise aufwändigen Aufbau aufweisen. Oftmals werden die entsprechenden Schutzelemente als Sandwichstrukturen aufgebaut, deren einzelne Lagen unterschiedli- che Materialien aufweisen, die entweder gegen panzerbrechende Munition oder gegen Splitter wirken.

Ein solches Schutzelement ist beispielsweise aus der EP 0 251 395 A1 bekannt. Das Schutzelement weist bedrohungsseitig eine härtere aber spröde Keramik- schicht zum Schutz gegen panzerbrechende Munition und an seiner dem zu schützenden Objekt zugewandten Objektseite mehrere Lagen einer Alumini- umlegierung zum Schutz gegen Splitter auf. Hierdurch lässt sich zwar ein Schutz sowohl vor panzerbrechender Munition als auch vor eher flächig einwirkenden Splittern erreichen, ein Nachteil liegt jedoch in dem vielschichtigen und damit insgesamt aufwändigen und schwergewichtigen Aufbau solcher Schutzelemente.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein im Aufbau einfaches, sowohl gegen panzerbrechende Munition als auch gegen Splitter wirksames Schutzelement zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Schutzelement der eingangs genannten Art g e - l ö s t durch eine an der Bedrohungsseite angeordnete Entkopplungsschicht. Durch die Anordnung einer Entkopplungsschicht auf der Bedrohungsseite der Panzerplatte trifft eine panzerbrechende Munition wie auch ein Splitter zunächst auf die Entkopplungsschicht. Für eine panzerbrechende Munition stellt die Entkopplungsschicht keinen nennenswerten Widerstand dar. Die auf dem Schutzelement auftreffende panzerbrechende Munition durchdringt die Ent- kopplungsschicht weitgehend ungestört und wird über die dahinter liegende, wesentlich härtere Panzerplatte abgefangen. Beim eher flächigen Auf treffen eines Splitters auf der Entkopplungsschicht ergibt sich eine Stoßwelle, die von dem Splitter über die Entkopplungsschicht in die Panzerplatte eingeleitet wird. Da sich die Stoßwelle innerhalb der Entkopplungsschicht schneller ausbreitet als der Splitter in die Entkopplungsschicht eindringt, läuft die Stoßwelle dem eindringenden Splitter in Richtung der dahinter liegenden Panzerplatte vor. Hierdurch werden der auf die Panzerplatte einwirkende Stoß und der nach dem Durchdringen der Entkopplungsschicht auf der Panzerplatte auftreffende Splitter voneinander entkoppelt. Die Widerstandsfähigkeit des Schutzelements wird hierdurch mit einfachen Mitteln derart gesteigert, dass sowohl panzerbrechende Munition als auch Splitter auf einfache Weise abgehalten werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Panzerplatte als Panzer- stahlplatte oder als keramische Panzerplatte ausgebildet ist. Die Panzerstahlplatte kann aus ultrahartem Panzerstahl bestehen. Im Falle einer keramischen Panzerplatte kann diese von einer flächigen Keramikplatte oder mehreren kleineren Keramikelementen, die mittels einer Vergussmasse zu einer Verbundpanzerplatte vergossen sind, gebildet werden. Als keramische Werkstoffe kommen dabei insbesondere Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliciumkarbid, Borkarbid und Titandiborid in Betracht.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Entkopplungsschicht direkt auf der Panzerplatte angeordnet ist. Durch eine direkte Anord- nung wird eine definierte Übertragung der Stoßwelle beim Einschlag eines Splitters von der Entkopplungsschicht auf die Panzerplatte erreicht. Bevorzugt ist die Entkopplungsschicht mit der Panzerplatte verklebt, verschraubt oder geklemmt. Besonders bevorzugt ist die Entkopplungsschicht direkt auf die Panzerplatte aufgetragen. Sie kann beispielsweise aufgespritzt, auf gestrichen oder aufgegossen sein. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Entkopplungsschicht ganzflächig auf der Panzerplatte befestigt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Dicke der Entkopplungs- Schicht zwischen 0,5 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 10 mm und noch bevorzugter zwischen 2 mm und 6 mm betragen.

Für eine zuverlässige Entkopplung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Entkopplungsschicht aus einem Kunststoff- oder Gummimaterial be- steht. Derartige Materialien weisen einen deutlich höheren Elastizitätsmodul als die Panzerplatte auf. Hierdurch wird eine Art Dämpfungswirkung erreicht.

Als besonders geeignet hat es sich herausgestellt, wenn die Entkopplungsschicht Gummi, Polymere, Elastomere, natürlichen und/oder synthetischen Kautschuk aufweist, wobei sich eine Entkopplungsschicht aus einem Elastomermaterial auch über größere Temperaturbereiche durch gute Entkopplungseigenschaften auszeichnet. Besonders bevorzugt kann die Entkopplungsschicht aus nicht geschäumtem Polyurethan bestehen. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Kunststoff- oder Gummimaterial der Entkopplungsschicht faserfrei ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Kunststoff oder das Gummi eine homogene Zusammensetzung auf. Zudem kann der Kunststoff bzw. das Gummi Zusatzstoffe zur Erhöhung der Feuerresistenz, Feuerfestigkeit, Kratzfestigkeit, Abriebsresistenz und/oder Färbung aufweisen.

Eine zuverlässige Entkopplung wird erreicht, wenn das Material der Entkopplungsschicht eine Shore-Härte von 70 bis 95, insbesondere von 90 aufweist. Vorteilhaft für die Entkopplungseigenschaften ist es ferner, wenn das Material der Entkopplungsschicht eine Rückprallelastizität von 30 % bis 50 % aufweist.

Zudem hat es sich für die Entkopplung in der Entkopplungsschicht als vorteil- haft erwiesen, wenn das Material der Entkopplungsschicht einen Biegekoeffizienten von 2000 psi bis 7000 psi aufweist.

Ferner bevorzugt weist das Material der Entkopplungsschicht ein Flächengewicht von 0,8 bis 1 ,5 kg/m 2 pro mm Dicke, insbesondere von 1 ,0 bis 1 ,2 kg/m 2 pro mm Dicke auf.

Um einen möglichst wirkungsvollen Schutz über das gesamte Schutzelement zu erreichen, ist die Entkopplungsschicht bevorzugt ganzflächig auf der Panzerplatte angeordnet.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht im Falle einer aus Panzerstahl bestehenden Panzerplatte vor, dass die Panzerplatte eine Härte von mindestens 380 Brinell, bevorzugt mindestens 500 Brinell und weiter bevorzugt mindestens 600 Brinell aufweist. Bei der Verwendung von Panzerstahl dieser hohen Härten wird ein besonders hohes Schutzniveau gegen panzerbrechende Munition erreicht.

Die Dicke der Panzerplatte beträgt bevorzugt zwischen 2 mm und 20 mm. Bevorzugt beträgt sie zwischen 2 mm und 12 mm und weiter bevorzugt zwischen 4 mm und 10 mm. Diese Dicken haben sich vor allem bei als Panzerstahlplatten ausgebildeten Panzerplatten bewährt.

Eine im Hinblick auf eine kompakte Bauform vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Schutzelement einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, in wel- chem die Panzerplatte die dickste Einzelschicht bildet.

Insbesondere kann die Dicke der Panzerplatte mindestens 15 %, bevorzugt mindestens 50 % und noch bevorzugter mindestens 75 % der Dicke des Schutz- elements betragen.

Weiter bevorzugt beträgt das Verhältnis der Dicke der Panzerplatte zu der Dicke der Entkopplungsschicht mindestens 1 und/oder höchstens 10, noch bevorzugter mindestens 2 und höchstens 5.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Schutzelement eine die Entkopplungsschicht zum Schutz vor Feuer und/oder Umwelteinflüssen überdeckende Schutzschicht aufweist. Durch die Schutzschicht kann die Resistenz des Schutzelements gegen Umwelteinflüsse und Feuer erhöht werden. Auch ergibt sich eine Verlängerung der Lebenszeit des Schutzelements. Wartungsintervalle werden verkürzt. Zudem kann die Dämpfungswirkung der Entkopplungsschicht durch die Schutzschicht verbessert werden, da der Aufprall eines Splitters von der Schutzschicht auf eine größere Fläche der Entkopplungsschicht übertragen wird als dies bei einem direkten Auftreffen auf die Entkopplungsschicht der Fall wäre.

Die Dicke der Schutzschicht beträgt bevorzugt 0,05 bis 5 mm, weiter bevorzugt 0,1 bis 1 mm. In diesem Dickenbereich stellt sich eine gute Schutzwirkung für das Schutzelement vor Umwelteinflüssen ein und das Gewicht des Schutzele- ments wird nicht unnötig erhöht.

Bevorzugt ist die Schutzschicht aus Faserverbundmaterial, Metall oder Sand hergestellt. Als besonders vorteilhaft haben sich Glasfaserverbundmaterial, Aluminium und Stahl erwiesen, wobei der Stahl bevorzugt dünner und weicher als die Panzerplatte ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Panzerplatte härter als die Schutzschicht und die Schutzschicht härter als die Entkopplungsschicht ausgebildet. Hierdurch wird ein guter Schutz der Entkopplungsschicht durch die Schutzschicht erreicht und zugleich eine vorteilhafte Entkopplungswirkung erzielt. Vorteilhafterweise bildet die Panzerplatte die härteste Schicht des Schutzelements.

Die Schutzschicht bildet vorteilhafter Weise bedrohungsseitig die äußerste Schicht des Schutzelements, so dass die dahinter liegenden Schichten über die Schutzschicht geschützt sind. Bevorzugt ist die Schutzschicht direkt auf der Entkopplungsschicht angeordnet. Sie kann mit der Entkopplungsschicht verklebt, verschraubt, geklemmt oder direkt aufgetragen sein, insbesondere aufgespritzt, aufgestrichen oder aufgegossen. Die Panzerplatte, die Entkopplungsschicht und/oder die Schutzschicht sind bevorzugt ausnehmungsfrei und/oder hohlraumfrei ausgebildet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Schutzelement als Schutzmodul ausgebildet. Bei einer Ausbildung des Schutzelements als

Schutzmodul kann das Schutzelement als Einheit an einem Objekt montiert und demontiert werden. Insofern wird die Montage als auch der Austausch von beschädigten Schutzelementen besonders vereinfacht. Darüber hinaus wird zur L ö s u n g der vorstehenden Aufgabe bei einer Schutzelementanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass diese ein Schutzelement mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale aufweist.

Auch bei einer solchen Schutzanordnung ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem Schutzelement näher erläuterten Vorteile.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzelement- anordnung eine zweite Panzerplatte auf, die objektseitig des Schutzelements angeordnet ist. Über die zweite Panzerplatte wird eine gewisse Redundanz erreicht, so dass selbst im Falle eines Durchschlagens des außen liegenden Schutzelements bzw. dessen erster Panzerplatte weiterhin ein Schutz gegeben ist.

In einer Weiterbildung der Schutzelementanordnung ist die zweite Panzerplatte in einem Abstand gegenüber der Panzerplatte des Schutzelements angeordnet. Durch den Abstand kann die Schutzwirkung der Schutzelementanordnung weiter gesteigert werden. Durch die beanstandete Anordnung der beiden Pan- zerplatten entsteht ein Abstandsraum. Der Abstandsraum zwischen der Panzerplatte des Schutzelements und der zweiten Panzerplatte kann luftgefüllt sein und ein Durchbiegen des Schutzelements erlauben, ohne dass dieses unmittelbar an der dahinter liegenden Panzerplatte anschlägt. Der Abstand zwischen der Panzerplatte des Schutzelements und der zweiten Panzerplatte beträgt bevorzugt 2 mm bis 50 mm, besonders bevorzugt 4 mm bis 15 mm. Die zweite Panzerplatte kann materialidentisch zu der Panzerplatte des Schutzelements ausgebildet sein. Darüber hinaus können auch die Dicken der beiden Panzerplatten im Wesentlichen gleich sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der Bedrohungsseite der zweiten Panzerplatte eine Entkopplungsschicht angeordnet. Die Entkopplungsschicht kann analog der Entkopplungsschicht des Schutzelements ausgebildet sein, wodurch sich auch hier die bereits geschilderten Vorteile ergeben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Panzerplatte des Schutzelements und der zweiten Panzerplatte eine dritte Panzerplatte angeordnet. Durch die weitere Panzerplatte kann die Schutzwirkung der Schutz- elementanordnung weiter gesteigert werden. Bevorzugt ist die dritte Panzerplatte materialidentisch zu der ersten und /oder zweiten Panzerplatte ausgebildet.

Als vorteilhaft hat es sich insbesondere herausgestellt, wenn die Panzerplatte des Schutzelements die zweite Panzerplatte und die dritte Panzerplatte jeweils beabstandet zueinander angeordnet sind. Auch hierdurch kann die Schutzwirkung weiter gesteigert werden. Bevorzugt werden die Abstände von Luftspalten gebildet. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Abstand zwischen der zweiten Panzerplatte und der dritten Panzerplatte größer ist, als der Abstand zwischen der dritten Panzerplatte und der Panzerplatte des Schutzelements. Bevorzugt ist der Abstand zwischen der zweiten Panzerplatte und der dritten Panzerplatte 2 bis 3-mal größer als der Abstand zwischen der dritten Panzerplatte und der Panzerplatte des Schutzelements.

Alle Panzerplatten können materialidentisch ausgebildet sein oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die Panzerplatten können als Panzerstahlplatten und/oder keramische Panzerplatten ausgebildet sein. Schließlich wird zur L ö s u n der vorstehenden Aufgabe bei einem Fahrzeugaufbau der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass dieser ein Schutzelement und/oder eine Schutzelementanordnung mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale aufweist.

Auch bei einem solchen Fahrzeugaufbau ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem Schutzelement bzw. der Schutzelementanordnung erläuterten Vorteile.

In Ausgestaltung des Fahrzeugaufbaus wird vorgeschlagen, dass eine der Panzerplatten als Teil einer Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist, wodurch ein besonders kompakter Fahrzeugaufbau bzw. ein besonders kompaktes Fahrzeug realisiert werden kann. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für aus einem Panzerstahl bestehende Karosserieteile, wie insbesondere den bei militärischen Fahrzeugen häufig verwendeten Fahrzeugwannen an.

Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine weitere Ausgestaltung, bei welcher die innerste Panzerplatte als Teil der Fahrzeugkarosserie, insbesondere als Teil einer die Fahrzeugbesatzung aufnehmenden Fahrzeugwanne ausgebildet.

Weitere Einzelheiten eines Schutzelements, einer Schutzelementanordnung sowie eines Fahrzeugaufbaus werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der bei- gefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schutzelements, eine schematisierte Schnittansicht einer Schutzelementanordnung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 eine schematisierte Schnittansicht einer Schutzelementanordnung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig. 4 in gegenüberstellender Darstellung zwei Munitionskörper, links nach

Beschuss einer herkömmlichen Panzerstahlplatte, rechts nach Be- schuss eines erfindungsgemäßen Schutzelements.

Fig. 1 zeigt in schematisierter Ansicht ein Schutzelement 1 zum Schutz von Objekten gegen militärische Bedrohungen. Bei dem Schutzelement 1 handelt es sich um ein Schutzmodul, welches als bauliche Einheit an einem zu schützenden Objekt, wie etwa einem militärischen Fahrzeug, zu dessen Schutz vor panzerbrechender Munition wie auch zum Schutz vor Splittern befestigt werden kann. Das Schutzelement 1 weist eine aus einem hochharten Material bestehende Panzerplatte 2 mit einer in Richtung der militärischen Bedrohung weisenden Bedrohungsseite 3 und einer in Richtung des zu schützenden Objekts weisenden Objektseite 4 auf. Die Panzerplatte 2 bildet die innerste Lage des Schutzelements 1 und dient vor allem zum Schutz gegen panzerbrechende Munitions- körper, welche die weiter außen liegenden Lagen weitgehend ungestört durchschlagen und erst mit Erreichen der Panzerplatte 2 nennenswert beeinträchtigt werden. Bei der Panzerplatte 2 handelt es sich gemäß dem Ausführungsbeispiel um eine hochfeste Panzerstahlplatte mit einer Härte von mehr als 380 Brinell. Die Panzerplatte 2 bildet nicht nur die innerste Schicht des Schutzelements 1 , sondern gleichzeitig auch dessen härteste Schicht, um gegen panzerbrechende Muniti- on zu wirken. Die Panzerplatte 2 weist beim Ausführungsbeispiel eine Dicke von 10 mm auf. Bewährt haben sich jedoch auch andere Dicken der Panzerplatten 2 im Bereich zwischen 2 mm und 20 mm, wobei Dicken im Bereich zwischen 4 mm und 12 mm besonders zu bevorzugen sind, da in diesem Dickenbereich ein besonders günstiges Verhältnis zwischen einerseits der Schutzwirkung und andererseits dem Gewicht des Schutzelements 1 erreicht wird. Ferner haben sich unter Gewichtsaspekten auch keramische Panzerplatten 2 bewährt.

Da Panzerplatten 2 aus einem hochharten Material zwar zuverlässig gegen Be- schuss durch nahezu punktuell auftreffende, panzerbrechende Munition wir- ken, diese jedoch Schwächen im Falle eher großflächig einwirkender Splitter aufweisen, ist der Panzerplatte 2 an deren Bedrohungsseite eine Entkopplungsschicht 5 vorgelagert.

Bei Beschuss mittels panzerbrechender Munition vermag die Entkopplungs- schicht 5 keinen nennenswerten Schutz bereitzustellen, da diese aus einem weicheren, von einem solchen Geschoss vergleichsweise einfach zu durchdringendem Werkstoff besteht. Die Entkopplungsschicht 5 dient zum Schutz vor Splittern, die eher großflächig auf dem Schutzelement 1 auftreffen und bei einem direkten Auftreffen auf der spröden Panzerplatte 2 diese unter Umstän- den durchstanzen würden.

Bevor ein auf das Schutzelement 1 auftreffender Splitter auf die spröde Panzerplatte 2 trifft, muss dieser zunächst die Entkopplungsschicht 5 durchdringen. Die Entkopplungsschicht 5 dient nach Art einer Dämpfungsschicht dazu, den Splitter auf den späteren Aufschlag auf der Panzerplatte 2 derart vorzubereiten, dass diese nicht durchschlagen wird.

Durch den Aufschlag des Splitters auf dem Schutzelement 1 wird über die Ent- kopplungsschicht 5 eine elastische Stoßwelle in die Panzerplatte 2 eingeleitet. Die Stoßwelle entsteht beim Aufschlag des Splitters auf der Entkopplungsschicht 5 und pflanzt sich durch diese in Richtung der dahinter liegend angeordneten Panzerplatte 2 fort. Da sich die Stoßwelle innerhalb der Entkopplungsschicht 5 schneller bewegt als der Splitter in die Schicht eindringt, tref- fen die Stoßwelle und der Splitter voneinander entkoppelt auf die Panzerplatte 2. Durch diese Entkopplung wird der Aufschlag des Splitters auf der Panzerplatte zeitlich, räumlich und geometrisch derart vorbereitet, dass die aus einem spröden Werkstoff bestehende Panzerplatte 2 nicht durchstanzt wird. Aufgrund der Entkopplung der Stoßwelle von dem eindringenden Splitter ergibt sich eine zeitliche Vorbereitung des Aufschlags, indem die Zeit des Aufschlags durch die Trennung von Stoßwelle und Splitter zeitlich gestreckt und damit die maximal auftretenden Kräfte verringert werden. Durch diese zeitliche Vorbereitung des Aufschlags wird die Gefahr von Durchstanzungen der Panzerplatte 2 reduziert.

Darüber hinaus findet auch eine räumliche Vorbereitung des Aufschlags statt. Denn die aus einem weicheren Material bestehende Entkopplungsschicht 5 bewirkt eine Aufweitung der Stoßwelle, so dass die Stoßwelle über eine größere Fläche verteilt auf der Panzerplatte 2 auftrifft. Auch durch diese räumliche Vorbereitung werden Überbelastungen vermieden und die Gefahr von Durchstanzungen der Panzerplatte 2 reduziert. Schließlich wird auch eine geometrische Vorbereitung erreicht, indem die Form des auf der Entkopplungsschicht 5 auftreffenden Splitters in eine für einen günstigen, nicht zu Durchstanzungen der Panzerplatte 2 führende Form umgeformt wird. Erreicht wird diese Umformung in eine geometrisch günstige, pilzförmige Form wiederum durch die von dem eigentlichen Splitter entkoppelte Stoßwelle. Denn der durch die Stoßwelle erzeugte Druck führt zu einer lokalen Vorverfestigung des Materials der Panzerplatte 2. Der der Stoßwelle nachlaufende Splitter trifft in diesem vorverfestigten Bereich auf die Panzerplatte 2 auf und wird dort beim Auftreffen stärker verformt. Auch durch diese geometrische Vorbereitung werden Überbelastungen vermieden und die Gefahr von Durchstanzungen der Panzerplatte 2 reduziert.

Die Entkopplungsschicht 5 liegt direkt an der Bedrohungsseite der Panzerplatte 2 an und ist mit dieser durch Kleben flächig verbunden. Alternativ kann die Entkopplungsschicht 5 auch mit der Panzerplatte 2 verschraubt, verklemmt, aufgespritzt, auf gestrichen oder aufgegossen sein.

Beim Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Entkopplungsschicht 4 mm. In Versuchen hat sich insbesondere eine Dicke der Entkopplungsschicht zwischen 0,5 mm und 50 mm als vorteilhaft erwiesen. Besonders gute Ergebnisse zeigten sich in einem Dicken-Bereich von 2 mm bis 6 mm.

Um gegenüber der Panzerplatte 2 eine möglichst gute Entkopplung zu erreichen, ist der Elastizitätsmodul der Entkopplungsschicht 5 erheblich niedriger als der der Panzerplatte 2. Beim Ausführungsbeispiel besteht die Entkopplungsschicht 5 aus ungeschäumtem Polyurethan. Grundsätzlich sind aber auch andere Materialen als Entkopplungsschicht 5 geeignet. Bevorzugt ist das Material der Entkopplungsschicht 5 vergleichsweise weich. Kunststoffe und Gummimaterialien haben sich als besonders geeignet erwiesen. Bevorzugt ist die Entkopplungsschicht 5 aus Gummi, Polymer, Elastomer, natürlichem Kautschuk und/oder synthetischem Kautschuk. Die Entkopplungsschicht 5 kann auch aus Kunststoffgemischen aufgebaut sein. Vorteilhafterweise ist der Kunststoff ohne verstärkende Fasern ausgebildet, also faserfrei. Zudem weist der Kunststoff bevorzugt eine homogene Struktur auf. Zusatzstoffe zur Erhöhung der Feuerresistenz, Feuerfestigkeit, Kratzfestigkeit, Abriebresistenz und/oder Färbung können dem Kunststoff der Entkopplungsschicht 5 jedoch zugefügt sein.

Besonders geeignete Werkstoffe für die Entkopplungsschicht 5 weisen eine Rückprallelastizität von 30 % bis 50 , eine Shore-Härte von 70 bis 75 und/oder einen Biegekoeffizienten von 2000 psi bis 7000 psi auf. Das Flächengewicht der Entkopplungsschicht 5 weist beim Ausführungsbeispiel 1 ,1 kg pro Quadratmeter pro Millimeter Dicke auf. An der Außenseite der Entkopplungsschicht 5 ist eine Schutzschicht 6 zum Schutz vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise Umwelteinflüssen oder auch Feuereinwirkung oder ähnlichen Einflüssen vorgesehen. Durch die Schutzschicht 6 kann beispielsweise auch verhindert werden, dass auf das Fahrzeug geworfene Molotowcocktails die Entkopplungsschicht 5 in der Art beschädigen, dass diese ihre Wirkung verliert.

Die Schutzschicht 6 weist eine geringere Dicke als die Entkopplungsschicht 5 auf. Die Schutzschicht 6 bildet die äußerste Schicht des Schutzelements 1 , ist härter als die Entkopplungsschicht 5 und weicher als die Panzerplatte 2. Be- vorzugt besteht die Schutzschicht 6 aus einem Faserverbundmaterial, einem Metall wie Stahl oder Aluminium und/oder Sand. Beim Ausführungsbeispiel ist die Schutzschicht 6 aus einem Glasfaserverbundmaterial hergestellt. Die Schutzschicht 6 ist direkt an der Entkopplungsschicht 5 angeordnet und mit der Entkopplungsschicht 5 verklebt. Alternativ kann die Schutzschicht 6 auch an- dersartig mit der Entkopplungsschicht 5 verbunden sein, beispielsweise durch Beschichtung oder lösbares Verbinden, beispielsweise durch Verklemmen.

Während vorstehend auf Einzelheiten eines erfindungsgemäßen Schutzele- ments 1 eingegangen wurde, wird nachfolgend anhand der Darstellungen in den Figuren 2 und 3 auf Schutzelementanordnungen eingegangen werden, die ein erfindungsgemäßes Schutzelement 1 aufweisen.

Figur 2 zeigt zunächst eine Schutzelementanordnung 10 mit einem Schutzele- ment 1 , bei welchem zur Verbesserung der Schutzwirkung in einer Art redundanter Anordnung objektseitig weitere Elemente 7, 8 angeordnet sind.

Vor der Objektseite des Schutzelements 1 ist eine zweite Panzerplatte 7 angeordnet, welche im Wesentlichen identisch zu der Panzerplatte 2 des Schutz- elements 1 ausgebildet ist. Auch die zweite Panzerplatte 7 weist auf ihrer Bedrohungsseite 11 eine Entkopplungsschicht 8 auf. Diese kann gemäß weiterer, nicht gezeigter Ausführungsbeispiele jedoch auch weggelassen werden.

Die Panzerplatte 7 weist einen Abstand a gegenüber der Panzerplatte 2 des Schutzelements 1 auf, so dass zwischen dem Schutzelement 1 und der Panzerplatte 7 bzw. der Entkopplungsschicht 8 ein Abstandsraum entsteht. Der Abstandsraum 13 ist luftgefüllt, weshalb sich das Schutzelement 1 in Richtung der dahinter liegenden Panzerplatte 7 bzw. die Entkopplungsschicht 8 verformen kann ohne mit dieser zu kollidieren.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung einer Schutzelementanordnung 10 gezeigt. Diese Schutzelementanordnung 10 entspricht im Wesentlichen der Schutzelementanordnung gemäß Fig. 2, weist jedoch eine dritte Panzerplatte 9 auf, welche den Abstandsraum 13 in zwei Abstandsräume 14 und 15 teilt. Die Panzerplatte 2 des Schutzelements 1 weist einen Abstand b zur dritten Panzer- platte 9 auf und die dritte Panzerplatte 9 weist einen Abstand c zur zweiten Panzerplatte 7 auf.

Während die Panzerplatten 2, 7, 9 gemäß der Darstellungen in den Figuren jeweils als separate Plattenteile ausgebildet sind, ist es auch denkbar, dass zumindest eine der Panzerplatten 2, 7, 9 von einer gepanzerten Fahrzeugwanne gebildet wird.

In der Fig. 4 sind schließlich zwei FSP 20 nach einem Beschuss mit ca. 780 m/s auf eine 10 mm dicke Panzerplatte 2 aus Panzerstahl mit einer Entkopplungs- schicht 5 und ohne eine solche Entkopplungsschicht 5 gegenübergestellt, um die durch die Entkopplungsschicht erreichten Vorteile noch einmal zu erläutern.

Der linke FSP 20 wurde auf eine Panzerplatte 2 ohne Entkopplungsschicht ge- schössen und hat diese durchschlagen. Der deutlich stärker verformte, rechte FSP 20 wurde dagegen auf eine Panzerplatte 2 mit Entkopplungsschicht 5 geschossen. Er ist deutlich stärker aufgepilzt. Er konnte die Panzerplatte 2 nicht durchschlagen sondern hat diese lediglich ausgebeult. Es zeigt sich, dass die Ausbeulung der spröden Panzerplatte 2 deutlich stärker war, als dies ohne Entkopplungsschicht 5 zu erreichen gewesen wäre. Insofern verhält sich die Panzerplatte 2 mit der Entkopplungsschicht 5 gegenüber dem auftreffenden Splitter zäher und Durchstanzungen werden vermieden. Durch die Anordnung einer Entkopplungsschicht 5 auf der Bedrohungsseite 3 einer Panzerplatte 2 wird ein deutlich höheres Schutzniveau erreicht und bei einem konstruktiv einfachen Aufbau ein Durchstanzen der Panzerplatte 2 wirksam verhindert. Insgesamt wird ein deutlich verbesserter Schutz sowohl ge- genüber panzerbrechender Munition als auch gegenüber Splittern mit einfachen Mitteln auch bei nur geringer Gewichtszunahme gegenüber einer einfachen Panzerplatte 2 erreicht.

Bezugszeichen:

1 Schutzelement

2 Panzerplatte

3 Bedrohungsseite

4 Objektseite

5 Entkopplungsschicht

6 Schutzschicht

7 Panzerplatte

8 Entkopplungsschicht

9 Panzerplatte

10 Schutzelementanordnung

11 Bedrohungsseite

12 Objektseite

13 Abstandsraum

14 Abstandsraum

15 Abstandsraum a Abstand

b Abstand

c Abstand




 
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